耐火材料基本知识

1、第一章 耐火材料基本知识 1什么是耐火材料? 耐火材料一般是指耐火度在1580以上的无机非金属材料。它包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种产品。具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性，是各种高温设备必需的材料。 2耐火材料是怎样分类的? 耐火材料的分类方法有很多。但主要的有按化学成分划分：可以分为酸性、碱性和中性；按耐火度划分：可以分为普通耐火材料(15801770C)、高级耐火材料(17702000)、特级耐火材料(2000C以上)和超级耐火材料(大于3000C)四大类；按加工制造工艺划分：可分为烧成制品、熔铸制品、不烧制品；按用途划分：可分为高炉用、平炉用、转炉用、连

2、铸用、玻璃窑用、水泥窑用耐火材料等；按外观划分：可分为耐火制品、耐火泥、不定形耐火材料；按形状和尺寸划分可分为：标型、普型、异型、特型和超特型制品；按成型工艺划分：可分为天然岩石切锯、泥浆浇注、可塑成型、半干成型和振动、捣打、熔铸成型等制品；按化学一矿物组成划分：可分为硅酸铝质(粘土砖、高铝砖、半硅砖)、硅质(硅砖、熔融石英烧制品)、镁质(镁砖、镁铝砖、镁铬砖)；碳质(碳砖、石墨砖)、白云石质、锆英石质、特殊耐火材料制品(高纯氧化物制品、难熔化合物制品和高温复合材料)。 5经常使用的耐火材料有哪些? 耐火材料一般使用在冶金、玻璃、水泥、陶瓷、机械热加工、石油化工、动力和国防等工业部门。 经常使

3、用的普通耐火材料有硅砖、半硅砖、粘土砖、高铝砖、镁砖等。 经常使用的特殊耐火材料有AZS砖、刚玉砖、直接结合镁铬砖、碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅砖，氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料；氧化钙、氧化铬、氧化铝、氧化镁、氧化铍等耐火材料。 经常使用的隔热耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、绝热板等。 经常使用的不定形耐火材料有补炉料、耐火捣打料、耐火浇注料、耐火可塑料、耐火泥、耐火喷补料、耐火投射料、耐火涂料、轻质耐火浇注料、炮泥等。 6制造普通耐火材料的工艺是什么? 制造普通耐火材料的生产工艺一般包括原料的煅烧、原料的拣选、破粉碎，配料、混合、困料、成型、干燥、烧成等工序。但目前

4、的耐火材料厂往往是购进煅烧好的熟料，所以原料的煅烧已不再是普通耐火材料生产厂考虑的问题。 7耐火材料应该具备什么条件? 耐火材料应具有高的耐火度、良好的荷重软化温度、高温体积稳定性、热震稳定性及良好的抗渣性。此外，还要求耐火材料具有一定的耐磨性。对于耐火制品，除上述要求外，还要求其外形规整，尺寸准确。对某些特殊领域使用的耐火材料，还要求其具有一些特殊性能，如透气性、导热性、导电性和硬度等。 但到目前为止，还没有能同时满足上述所有性能要求的耐火材料，因此在使用耐火材料时，要根据使用条件来选择。 8什么叫酸性耐火材料? 酸性耐火材料通常指SiO2含量大于93的耐火材料，它的主要特点是在高温下能抵抗

5、酸性渣的侵蚀，但易于与碱性熔渣起反应。酸性耐火材料主要有石英玻璃制品，熔融石英再结合制品，硅砖及不定形硅质耐火材料。半硅质耐火材料一般也归于此类。至于粘土质耐火材料，也有将其划归此类，称之为半酸性或弱酸性耐火材料的。还有将锆英石质耐火材料和碳化硅质耐火材料作特殊酸性耐火材料也划归此类的。 9什么叫碱性耐火材料? 碱性耐火材料一般指以氧化镁或氧化镁和氧化钙为主要成分的耐火材料。这类耐火材料的耐火度都较高，抵抗碱性渣的能力强。碱性耐火材料主要用于碱性炼钢炉及有色金属冶炼炉，水泥工业也常常使用该类材料。其主要产品有镁质、镁铬质、镁橄榄石质、镁铝质、白云石质和石灰质等耐火材料。其中镁质、白云石质和石灰

6、石质属强碱性，铬镁质和镁铬质、镁橄榄石质和尖晶石质属弱碱性。 10什么叫硅酸铝质耐火材料? 硅酸铝质耐火材料是指以SiO2A12O3为主要成分的耐火材料，按其Al2O3含量的多少可以分为半硅质(A12O31530)，粘土质(A12O33048)，高铝质(A1203大于48)三类。这三类材料一般以叶蜡石、硅质粘土、耐火粘土和高铝矾土为主要原料，其产品品种多，使用范围广，在耐火材料生产中占有较大的比重。 第三章 原料的加工及防尘第一节 原料加工的一般概念及加工用设备 124什么叫原料加2127原料加工包括哪些工序? 原料加工就是将进到工厂的各种形状和尺寸的原料(包括生矿石和熟料)加工成所需的粒度，

7、并剔除混入原料中的杂质以供制备砖坯使用。 原料加工包括：原料拣选、破碎、粉碎、细磨和筛分。 125进厂原料为什么要进行拣选? 对进厂原料进行拣选的目的主要有两个：(1)选出夹杂在原料中的杂物、欠烧料、未烧尽的燃料以及熔瘤块等；(2)根据原料的外观特征进行分级堆放，以便于管理和使用。 126什么是破粉碎?其目的是什么? 用机械方法(或其他方法)对大块原料施以外力，使之碎裂成小块或细粉的过程叫原料的破粉碎。 通常采用二级或三级破粉碎。即破碎物料块度从250300mm破碎到4050mm； 粉碎物料块度从4050mm粉碎至45mm； 细磨物料粒度从45mm细磨至小于0088mm。 破粉碎的目的在于将块

8、状原料制备成具有一定颗粒组成的颗粒料和细粉，以便使不同组成的粉料配制及混合均匀；增加原料的比表面积，提高其物理化学反应的速度。 127影响破粉碎的因素有哪些? 影响破粉碎的因素有两方面：一方面与原料本身的结构特性强度、硬度、组织均匀性、解理、可塑性等有关；另一方面与所用设备的特性、矿石原料的块度和破粉碎产物的粒度要求有密切关系。通常破碎比值(物料粉碎前的平均直径与粉碎后的物料平均直径之比)越大，机械的生产能力越低。 128破粉碎流程有几类?各有什么特点? 破粉碎流程通常有两类，即开流式和闭流式。开流式的优点是流程简单，原料只通过粉碎机一次。缺点是动力消耗大、生产效率低，且产生细粉过多，不利于提

9、高制品的质量。闭流式虽没有以上缺点，但流程复杂，需要较多的附属设备。其优点是粉碎效率较高，易于达到颗料度的要求。通常原料的破碎采用开流式，而粉碎采用闭流式循环粉碎。 目前，各地耐火厂普遍采用的是单机闭流式或多机闭流式。前者适用于产品种类多的中、小型工厂，后者适用于大批量、稳定的产品生产。 129选择破粉碎设备的依据是什么? 原料的破粉碎设备种类很多，选用该设备时一般应依据以下几点来选择。(1)生产率的大小，；即生产量的要求和设备的生产能力；(2)机械的能量消耗；(3)被破碎物料的物理性能，即物料的硬度、强度和块度大小；(4)物料被粉碎后的要求，即颗粒度及颗粒形状；(5)防尘条件。如颚式破碎机适

10、于破碎硬质原料(粘土熟料、硅石或镁石等)；而锤式破碎机和笼磨机只适于半硬质物料(如可塑性差的结合粘土)及软质物料。 130破碎设备有几种?其工作原理是什么?各有什么特点? 按其结构特征或工作原理的不同，破碎设备可分为以下几类： (1)颚式破碎机 其工作原理是靠活动颚板对固定颚板作周期性的往复运动，对物料产生挤压、劈裂、折断作用而破碎的。 该设备构造较简单，坚固耐用，生产能力大，操作维修方便，处理的物料块度范围较大；但动力消耗大。是耐火厂常用的粗碎设备。 ； (2)圆锥破碎机 其破碎部件是由两个不同心的圆锥体，即不动的外圆锥和可动的内圆锥组成，内圆锥以一定的偏心半径绕外圆锥中心线作偏心运动。物料

11、在两个锥体之间受到挤压和折断作用而被破碎。 该设备生产率大，电能消耗少，物料粒度较均匀。 (3)辊式破碎机 物料在两个互相平行的圆柱形且相向转动的辊子之间受到挤压(光辊)或受挤压和劈碎(齿辊)作用而破碎。当两个辊子的转数不同时，还有磨碎作用。 其优点是粉碎产物中细粉含量极少，主要是棱角状的颗粒料，对于提高制品密度和质量有利。缺点是产量低，粉碎比小，。滚筒易磨损、噪音大。 (4)反击式破碎机 由高速回转的打击板和固定不动的反击板组成。当物料受到打击板打击后，高速飞向反击板，再次受到撞击，物料在两板之间反复受到冲击作用而破碎。 其优点是结构简单，破碎比大(一般为3040，最大可达150以上)，产品

12、粒度均匀，适应性强，可破碎脆性及中硬以下物料。缺点是打击板和反击板极易磨损，运转时噪音较大。适用于破碎中等可碎性物料，如硅石、烧结白云石、粘土熟料、烧结镁砂和石灰石等。 13L磨碎设备有哪些?各有什么特点? 磨碎设备有球磨机、管磨机、悬辊式粉磨机和振动磨机等。 (1)球磨机 其磨碎部件由简体内衬板和破碎介质(研磨体)组成。当简体转动时，筒内的破碎介质在摩擦力和离心力的作用下随着简体回转，破碎介质在被提升到定高度后自由地下落，物料受冲击和研磨作用而被粉碎。 球磨机的种类很多，按研磨体不同可分为球磨机(以钢球或钢球与钢段为研磨体)、棒磨机(以钢棒为研磨体)、砾磨机(以砾石、卵石及瓷球等为研磨体)。

13、按简体形状不同可分为短头形球磨机(简体长度小于简体直径的2倍)、圆锥形球磨机(简体长度等于02510简体直径)、管磨机(简体长度为37倍简体直径)。按排料方式不同可分为溢流型球磨机、格子型球磨机和周边卸料球磨机。按工艺和操作又可分为干法粉磨和湿法粉磨；间歇粉磨和连续粉磨。 球磨机的给料粒度一般不得大于65mm，最适宜的给料粒度是6mm以下，产品粒度在150075mm之间。 (2)管磨机 由于管磨机的简体较长，被粉磨的物料在简体内停留的时间较长，因而可获得极细的粉料，产品粒度可达007mm以下。 (3)悬辊式粉磨机 适宜细磨各种中等硬度、水分在6以下的物料。当生产产品的品种较多而数量较少的情况下

14、，宜采用此设备，因换料时清理工作较简便。可获得产品粒度为o044mm的干物料。 (4)振动式球磨机 振动磨机是一种超细磨球磨机，可用于干磨、也可用于湿磨，其工作效果都较好。主要用来粉磨纯氧化物制品所需的超细粉料。它的主要优点是适应性强，可粉磨各种软的及硬的物料，而且可获得极细产品；研磨体装载量多，通常占磨筒容积的?o一85；消耗的电能较少；磨机结构简单紧凑，占地面积小；各零部件较小，便于更换检修。 (5)气流磨 是一种利用超声速气流使物料发生对撞而达到粉碎目的的新型设备。用它可以获得足够细度(400mm的坯体，干燥时间由2d延长至6d，烧成温度由13202：iOC提高到133015，保温时间由

15、32h延长至36h。由于制品干燥充分，烧结良好，制品合格率可提高到80以上。 354怎样制造低气孔率粘土砖? 用特级焦宝石、苏州高岭土和软质粘土为原料，用共磨细粉、泥浆配料方法可以制造显气孔率为136的低气孔率粘土砖。 焦宝石熟料经破碎至3216mm、1605mm和0，5mm三种粒级。细粉经球磨机共磨后，粒度0088mm的大于?5。采用多熟料配比，熟料8085，复合粘土1520。配料颗粒组成如下：32一16mm25，1605mm25，细粉和添加物，混练时间1545min。为了使混练均匀，通常将酚醛树脂预热至3545再进行混练。成型是在800t摩擦压砖机上进行的。按照先轻后重，多次加压的原则，先

16、轻压46次，再重压8次，砖坯体积密度控制 在29gcm。左右。镁碳砖经150200热处理，时间不少于32h，即为成品。有特殊要求的制品可经轻烧及沥青浸渍处理。 393制造镁碳砖为什么要加人抗氧化剂?通常选用的抗氧化剂有哪些? 镁碳砖在使用过程中，由于碳受到FeO、CO：的作用而被氧化，从而形成脱碳层。此外，氧化镁与石墨的热膨胀率相差很大，在加热过程中，结构疏松，强度下降。当加入添加剂后，碳的氧化速度减慢，而且加入的添加剂生成相应的金属氧化物、碳化物、氮化物等新物相。这些新物相堵塞了气孔，阻止了氧的渗透，从而抑制、延缓了碳的氧化，延长了砖的使用寿命。 常用的抗氧化剂：A1粉、Si粉、Al+Si粉

17、、Mg、Mg-A1合金、BC、BN、SiC等。当采用比例为1：1的Al粉和Si粉复合加入剂时，加入量以46为宜。 394制造镁碳砖时，成型压力多大为宜? ； 生产实践表明，成型压力为210MPa时，制品的气孔率最低，体积密度和耐压强度最高。当成型压力增加到350MPa时，制品的耐压强度反而降低。因此，成型压力并不是越高越好。当成型压力超过某一值时，会产生过压现象。过压率与石墨加入量有关，当石墨加入量由10增加到15时，过压率显著增加。过压使制品内部产生裂纹，从而使制品的耐压强度降低。 395混料时怎样加人结合剂? 按照传统的操作程序，混料时结合剂一次加入。这样作制品气孔率较高，体积密度和耐压强

18、度较低。如果将液态结合剂分两次加入，制品性能有明显提高。例如，一次加入结合剂耐压强度为194MPa，体积密度282gcm，气孔率7，结合剂分两次加入，制品的耐压强度为234MPa，体积密度285gcm，气孔率50。 第九章 不定形耐火材料 514什么是不定形耐火材料?其特点是什么? 不定形耐火材料是由合理级配的粒状和粉状料与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料。这类材料无固定的外形，可制成浆状、泥膏状和松散状，因而也通称为散状耐火材料。用此种耐火材料可构成无接缝的整体构筑物，故还称为整体性耐火材料。 不定形耐火材料的化学和矿物组成主要取决于所用的粒状和粉状耐火物料。它与结合剂的品种和数量也有密切关系。由不定形耐火材料构成的构筑物或制品的密度主要与组成材料及其配比有关。同时，在很大程度上取决于施工的方法和技术。一般而论，与相同材质的烧结耐火制品相比，多数不定形耐火材料在烧结前甚至烧结后的气孔率较高；在烧结前构筑物或制品的某些性能可能因产生某些化学反应而有所